一种基于传感器的智能电梯检测仪的制作方法

本实用新型涉及电梯检测技术领域，尤其涉及一种基于传感器的智能电梯检测仪。

背景技术：

电梯是建筑物中构造精密的上下运输工具，是集建筑、机械、电器为一体化的设备，定期的系统性保养和规范的维护不仅能确保电梯安全可靠运行、延长零部件的使用寿命，而且能及时或超前发现故障或隐患，进而最大限度地减少电梯故障，保证设备的安全性能与可靠运用。

根据GB/T10058-2009规定，电梯运行过程中的运行质量应当符合：水平方向振动峰峰值不超过0.2m/s2，A95值不超过0.15m/s2；垂直方向振动峰峰值不超过0.3m/s2，A95值不超过0.25m/s2；实际运行速度应符合额定速度的 92％-105％。如果电梯运行质量不符合上述要求，需要及时对电梯进行维护和调整，确保乘客乘坐时的舒适感。

传统的电梯运行质量检测，采用数据采集和数据分析互相分离的方法，采集器通过三方向加速度传感器采集电梯运行数据，再通过U盘或数据线传输给电脑，使用电脑软件进行数据分析。这种传统方法无法在电梯现场迅速判定电梯运行质量是否符合要求，并且数据处理的工作量较大。在我国电梯保有量持续高速增加的背景下，显然这种传统方法已经无法有效的确保检测效率和后续维护调整工作的开展。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于传感器的智能电梯检测仪，实现了现场的检测及分析，提高了检测效率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于传感器的智能电梯检测仪，其特征在于，包括信号采集单元、信号存储单元、电源管理单元、信号采集主控单元、微处理器和人机交互单元；所述信号采集单元、信号存储单元、信号采集主控单元、微处理器与人机交互单元依次连接；所述信号采集单元用于采集电梯的加速度，信号存储单元用于将采集到的信号以文件的形式保存，电源管理模块用于为其余单元供电，信号采集主控单元用于控制信号的采集、信号的存储、电源的管理及提供通信接口和I/O口，微处理器用于对信号进行处理，包括电梯的运行速度、振动峰峰值、A95值、振动计权的计算，人机交互单元用于提供人机交互界面。

进一步的，所述信号采集单元采用三轴加速度传感器ADXL345,其中X轴垂直于电梯的运行方向且其正向指向电梯门，Y轴正向垂直于轿厢的左右轿壁，Z轴正向指向电梯的运动方向。

进一步的，所述信号存储单元采用SD卡作为存储介质。

进一步的，所述电源管理单元包括外接适配器、锂电池、输入切换电路和电池充电电路，外接适配器和锂电池分别连接至输入切换电路的两个输入端，电池充电电路与锂电池连接。

进一步的，所述所述信号采集主控单元采用SiM3C167主控芯片。

进一步的，所述所述微处理器采用TI公司的AM3358，搭载在BeagleBone Black开发板上。

进一步的，所述所述人机交互单元包括CPLD和数字式触摸板，所述微处理器与CPLD连接，CPLD与数字式触摸板连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将检测与分析集成于检测仪内，检测时，检测仪可直接放置在电梯内，实现现场的检测与分析，检测结束后，将检测仪带走即可，与传统检测与分析相互分离的方法相比，本实用新型的检测效率更高。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的SiM3C167主控芯片的外围电路图。

图3为本实用新型的电源管理单元的电路图。

图4为本实用新型的电源管理芯片原理图。

图5为本实用新型的人机交互单元电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种基于传感器的智能电梯检测仪，包括信号采集单元、信号存储单元、电源管理单元、信号采集主控单元、微处理器和人机交互单元；所述信号采集单元、信号存储单元、信号采集主控单元、微处理器与人机交互单元依次连接；所述信号采集单元用于采集电梯的加速度，信号存储单元用于将采集到的信号以文件的形式保存，电源管理模块用于为其余单元供电，信号采集主控单元用于控制信号的采集、信号的存储、电源的管理及提供通信接口和I/O口，微处理器用于对信号进行处理，包括电梯的运行速度、振动峰峰值、A95值、振动计权的计算，人机交互单元用于提供人机交互界面。

GBT/10058-1997电梯技术条件规定，乘客电梯起动加速度和制动减速度最大值均不应大于1.5m/s²，平稳运行时轿厢铅垂方向和水平方向的振动加速度(时域振动曲线中的单峰值)分别不应大于25m/s²和15m/s²。另外，人体对振动的敏感频率仅限于低频段,测试系统应具有较好的低频特性。因此应该选用低频特性好、可零频响应、灵敏度高、动态特性好的传感器。于本实施例中，所述信号采集单元采用三轴加速度传感器ADXL345对加速度信号进行采集，其中X轴垂直于电梯的运行方向且其正向指向电梯门，Y轴正向垂直于轿厢的左右轿壁，Z轴正向指向电梯的运动方向。

ADXL345是一款非常轻巧的3轴加速度计，采用3mm*5mm*1mm，14引脚封装，功耗超低，分辨率高(13位)，测量范围达±16g，非常适合移动设备应用，其实物图如图2所示。ADXL345的数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过IIC数字接口或SPI访问，其中SPI访问又可以分为3线和4 线，可以实现与处理器的多种途径的数据传送方式。在一般的静止的状态下，它可以用来测量静态重力加速度。在运动或冲击状态下，ADXL可以用来测量动态加速度。通过比较用户设置的阈值与任意轴上的加速度，来判断活动和静止状态检测功能的区别。3.9mg/LSB的高分辨率能够保证ADXL345测量小于1°的倾斜角度变化，也为该器件提供多种特殊检测功能。这些功能可以独立通过两个中断输出引脚中的一个来得到映射。ADXL345采用一个32级的先进先出(FIFO)缓冲器对集成式存储器进行管理，可用于暂时存放采集到的数据，从而降低处理器的负荷，减少了系统运行功耗。这样的低功耗模式有利于电源的智能管理，使得运动加速度测量和阈值感测在非常低的功耗进行。

于本实施例中，检测系统需要系统地、灵活地管理检测信号，所以存储介质须具备以下信号存储特点：资料储存量高、传输资料速度快、携带方便与安全性极佳。因此所述信号存储单元采用SD卡作为存储介质，SD卡具有大容量和高数据传输率的特点，已经广泛用于数据存储类电子产品。

于本实施例中，所述信号采集主控单元采用SiM3C167主控芯片。SiM3C167 主控芯片主要负责加速度数据采样、系统电源管理、系统时钟管理等功能，需要考虑主控芯片时钟频率、数据通信接口、通用I/O端口的需求。SiM3C167 采用32-位ARM Cortex-M3CPU，具有更快的中断速度，完全基于硬件进行中断处理，最多可减少12个时钟周期数，在实际应用中可减少70％中断。最高时钟频率80MHz的系统时钟，最高256KB闪存和32KB SRAM，两路I²C通信接口，65路通用I/O引脚，采用1.8V-3.3V低压供电方式，芯片功耗低，能效高。 SiM3C167主控芯片外围电路如图2所示。

请参照图3，所述电源管理单元包括外接适配器、锂电池、输入切换电路和电池充电电路，外接适配器和锂电池分别连接至输入切换电路的两个输入端，电池充电电路与锂电池连接，图中，负载即为检测仪的其余功能单元，不同的负载前设置对应的变换电路。电源管理单元提供外接适配器和锂电池两种供电模式；通过电源管理芯片实现适配器供电与锂电池供电灵活切换。仪器采用7寸电容式触摸控制屏以及主频为300MHz ARM7高速处理器，两部分功耗占仪器全部能搞的很大一部分，为保障仪器电池续航能力能够满足设计要求，考虑仪器整体功耗，采用大容量锂离子聚合物电池。如图4所示，电源管理芯片采用MAXIM公司电源管理芯片，该芯片能够同时使用USB电源或AC交流适配器对单节18650锂电池进行充电，具备电池输入模式切换功能，当外部电源接入时系统电源直接由外部电源提供，电池模块切断电源输出。最简单的应用中，该电源管理芯片在不需要外部MOFET或二极管条件下，能够承受外部最高6.5V的直流输入电压，当采用外部MOSFET情况下，能够承受最高18V的直流电压。芯片具有热保护功能，简化电路板设计布局，在最差电池供电或外部供电条件下，允许芯片在没有热保护情况下进行最优化速率充电。当芯片工作温度达到保护温度，芯片不会停止工作，而是减小充电电流。采用热敏电阻能够检测环境或者电池温度，当外部温度超出工作温度范围时芯片不工作。因此，该电源管理芯片能够满足设计要求，实现外部电源与电池电能的优化管理。分析仪正常工作时由锂电池提供电源，当锂电池电量不足时需要接入外部电源进行供电，一方面是对锂电池进行充电，另一方面是给仪器进行供电，此时锂电池切断对外供电。当锂电池电压达到额定电压时，电源管理芯片停止充电。

于本实施例中，所述所述微处理器采用TI公司的AM3358，尽管加大了开发难度和控制板设计难度，但此处理器可以很好的完成需要的功能。值得一提的是，AM3358处理器搭载在BeagleBone Black开发板上，该开发板集成了 ARMCortex-A8内核，并提供了丰富的外设接口，其长度为86.36inm，宽度为 54.61mm，适合放在飞行器上面。其工作的电流为0.35A，属于低功耗开发板。

BeagleBone Black的扩展接口包括网口、USB Host、USB OTG、TF卡接口、串口、JTAG接口、HDMI接口、eMMC、ADC、EC、SPI、PWM和LCD屏接口，其中有5路串口，最高支持8路PWM输出，并且有一个USB Host接口，在这个接口上面增加一个USB HUB，则可以满足四轴飞行器设计中所需要的全部接口。此外，该开发板有HDMI接口，支持桌面操作系统,其支持的最高分辨率为1280x1024。BeagleBone Black的GPU为PowerVR SGX530，内存为 F512MB的DDR3,包含4GB eMMC存储器。

于本实施例中，请参照图5，所述所述人机交互单元包括CPLD和数字式触摸板，所述微处理器与CPLD连接，CPLD与数字式触摸板连接。触摸板与 CPLD相连，并由AM3358的NCS4片选。CPLD充当了触摸板控制器的角色，数字式触摸板的引线全部连接到CPLD上，由CPLD对数字式触摸板的输入输出进行控制。根据数字式触摸板的结构，把数字式触摸板的行列引线分成KeyIn和KeyOut两组，行里的是KeyOut组，列里的是KeyIn组。KeyIn 组每根引出线上都有上拉电阻，当没有点接触时，KeyIn组上的信号是高电平。 CPU通过对CPLD的片选和读写，把行信号通过数据总线和CPLD后传给触摸屏的KeyOut组。初始时KeyOut组上的信号为低电平。当有点接触时，KeyIn 组上的某根或几根引线上的信号变成低电平，经CPLD后，转变成中断信号输入给CPU，从而触发CPU的中断。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。